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CN117012910A - 复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN117012910A
CN117012910A CN202210468809.1A CN202210468809A CN117012910A CN 117012910 A CN117012910 A CN 117012910A CN 202210468809 A CN202210468809 A CN 202210468809A CN 117012910 A CN117012910 A CN 117012910A
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polymer
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Huawei Technologies Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供了一种复合材料及其制备方法和应用。该复合材料包括内核和包覆在内核上的包覆层，其中，内核包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂，所述包覆层包括离子凝胶，所述离子凝胶包括聚合物和离子液体，所述离子液体分散在所述聚合物形成的三维网络结构中。含离子凝胶的包覆层存在，可以提升内核材料的稳定性、电化学性能，进而提升采用该复合材料的二次电池的电化学性能，提升产品竞争力。

Description

复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
锂离子电池已经在手机、笔记本电脑等便携式电子产品及新能源汽车等领域得到广泛应 用，基于传统石墨负极的锂离子电池的能量密度已接近天花板，已不能满足人们日益增长的 续航和待机需求，而理论比容量较高的硅基、磷基负极材料被认为是突破锂二次电池高能量 密度的有效途径。然而，硅基、磷基等负极材料在充放电过程中易发生较大的体积变化，导 致负极材料颗粒发生粉化，恶化电池的循环性能等电化学性能。
目前改进上述膨胀问题的方案多是在负极材料构建无机碳包覆层、聚合物包覆层或多层 包覆层，但无机碳包覆层的韧性差、粘附性不足，不能持久地承受负极材料在脱嵌锂过程中 的体积变化；聚合物包覆层的韧性虽较好，但其离子电导性较差，造成材料的界面阻抗高， 不利于负极材料的容量发挥、降低倍率性能。目前还未找到能有效解决负极材料的脱嵌锂膨 胀问题且不降低其容量发挥和倍率性能的方案。
发明内容
鉴于此，本申请实施例提供了一种具有离子凝胶包覆层的复合材料，以提升内核材料的 稳定性、电化学性能。
本申请实施例第一方面提供了一种复合材料，包括内核和包覆在所述内核上的包覆层， 其中，所述内核包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂，所述包覆层包括离子凝胶， 所述离子凝胶包括聚合物和离子液体，所述离子液体分散在所述聚合物形成的三维网络结构 中。
本申请实施例提供的复合材料中，采用含离子凝胶的包覆层包覆内核，该包覆层是一种 固态软质材料，具有良好的韧性、一定的粘接性和优异的离子电导性，在内核为负极活性材 料时，其能在不降低内核材料倍率性能、利于容量发挥的同时，较好地承受负极活性材料在 脱嵌锂过程中的体积变化，随其一起膨胀/收缩，包覆层不易破损/脱落，整体的复合材料也不 易从极片脱落，从而提升负极活性材料的循环稳定性。此外，在内核为正极活性材料或补锂 剂时，离子凝胶包覆层的粘接性和优异离子电导性，也利于其与内核保持较强的结合力、不 影响内核电化学性能的发挥，且其良好的疏水性还能提升内核材料的水氧稳定性，及制浆过 程中的浆料稳定性。
本申请实施方式中，所述包覆层的厚度为5nm-50nm。合适厚度的离子凝胶包覆层既可以 保证其稳定地发挥包覆层的功能(如提供内核材料体积膨胀的缓冲、保证内核的储存或加工 稳定性等)，又不会因其厚度过厚而影响内核材料的电化学性能发挥。
本申请实施方式中，所述离子凝胶中，聚合物的质量占比为5％-50％，离子液体的质量 占比为50％-95％。这样可保证形成无明显宏观相分离的离子凝胶，且离子凝胶的强度不会过 大、拉伸性能良好、粘接性能出色。
本申请实施方式中，所述聚合物包括式(Ⅰ)所示的结构单元：
其中，R1选自氢原子、氟原子或甲基，R2选自氢原子、氟原子、甲基、氟代甲基、-(CH2)a-Z-， 其中，a为0-6的整数，Z选自-COOH、-COOLi、-COONa、-COOK、-(CH2CH2O)nH、 -(CH2CH2O)nCH3、-COOR3、-CONH2、-CONH(R4)、-CON(R5)(R6)；R3、R4、R5、R6独立地 选自C1-6的烷基，n每次出现独立地选自1-20的整数。当离子凝胶包覆层中的聚合物具有这 样的结构单元时，聚合物的极性较大，能在离子液体中顺利溶解，得到无明显宏观相分离的 离子凝胶；此外，还可通过调控R1、R1及离子液体来实现离子凝胶对不同被包覆内核材料的 粘接性能。
本申请实施方式中，所述聚合物的数均分子量为1kDa-1000kDa。含有这样聚合物的离子 凝胶层能兼顾较高的拉伸强度、粘接性，并保证聚合物在离子液体基质中的良好分散性。
本申请实施方式中，所述离子液体中的阳离子包括烷基取代的咪唑类阳离子、烷基取代 的吡咯类阳离子、烷基取代的吡啶类阳离子、烷基取代的噻唑类阳离子、烷基取代的哌啶类 阳离子、烷基铵类阳离子、烷基鏻类阳离子中的一种或多种。
本申请实施方式中，所述包覆层的材料在室温下的离子电导率在10-4S·cm-1以上。
本申请实施方式中，所述包覆层的断裂延伸率在100％以上，断裂强度在0.5MPa-5Mpa 的范围内。这些参数反映离子凝胶包覆层的韧性较好，拉伸性能优异；采用其包覆负极活性 材料，不易破损脱落，能持久为负极内核材料提供体积膨胀的缓冲，提升材料的循环稳定性。
本申请一些实施方式中，所述包覆层中还包含导电剂、活性金属离子的金属盐、表面活 性剂中的一种或多种。
本申请一些实施方式中，所述包覆层外还具有含掺杂元素的碳化层，其中，所述掺杂元 素源自所述离子液体。掺杂型碳化层的存在，可提升复合材料的导电性。
本申请实施例第二方面提供了一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚合物、离子液体分散到溶剂中，得到离子凝胶前驱体溶液；
将内核材料与所述离子凝胶前驱体溶液进行混合，得到混合物料；其中，所述内核材料 包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂；
去除所述混合物料中的所述溶剂，在所述溶剂的去除过程中所述内核材料的表面形成含 离子凝胶的包覆层，得到复合材料。
本申请一些实施方式中，在去除所述溶剂之后，上述制备方法还包括：将去除溶剂后得 到的固态材料在50-80℃的温度下进行热处理。热处理可以使内核材料表面的离子凝胶的流动 性增强，提升其包覆均匀性。
本申请一些实施方式中，形成含离子凝胶的包覆层之后，上述制备方法还包括：对复合 材料进行高温煅烧处理，以使部分离子凝胶包覆层发生碳化。这样在离子凝胶包覆层外可得 到掺杂型碳化层，利于提升复合材料的导电性。
本申请实施例的复合材料的制备方法，流程简单，易于操作，适合于大规模生产。且， 采用上述制备方法制得的复合材料中，含离子凝胶的包覆层具有一定的粘结性，且拉伸性能 较好。
本申请实施例第三方面还提供一种电极极片，所述正极极片包括本申请实施例第一方面 所述的复合材料。
其中，该电极极片可以是负极极片或正极极片。特别地，负极极片含有内核为负极活性 材料的上述复合材料时，该负极极片在电池循环使用过程中，不易发生极片颗粒粉化、脱落， 循环性能较好。
本申请实施例第四方面还提供一种二次电池，包括本申请实施例第三方面所述的电极极 片。该二次电池可以是锂二次电池或其他二次电池等。
采用含上述复合材料的电极极片的二次电池，其循环稳定性较好，倍率性能较优，能更 好地满足消费类电子设备、动力车辆等对二次电池长循环寿命、高能量密度的需求。
本申请实施例第五方面提供了一种电子设备，所述电子设备包括本申请第四方面所述的 二次电池。该电子设备通过采用本申请实施例提供的二次电池供电，能够提升产品的使用体 验和市场竞争力。
附图说明
图1为本申请实施例提供的复合材料的一种结构示意图。
图2为本申请实施例提供的锂二次电池的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
图4为本申请实施例提供的电子设备的另一种结构示意图。
图5为本申请实施例1中硅氧化物在包覆前(a)和包覆后(b)的表面微观形貌及能谱 仪元素分析结果。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请技术方案进行说明。
请参见图1，此为本申请实施例提供的复合材料的结构示意图。该复合材料100包括内 核10和包覆在内核10上的包覆层20，其中，内核10包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂，包覆层20包括离子凝胶，该离子凝胶包括聚合物和离子液体，离子液体分散在聚合物形成的三维网络结构中。
本申请中的包覆层20包括通过基质离子液体与聚合物网络骨架组成的离子凝胶，离子液 体均匀分散在聚合物网络结构中，该离子凝胶中不存在宏观上的相分离，其是一种固态软质 材料，具有良好的韧性(如拉伸性能好)和一定的粘接性，能够牢固包覆在内核材料的表面 形成稳定的包覆层，并赋予包覆层20一定的变形能力。当内核10为负极活性材料时，一来， 包覆层20能随着负极活性材料颗粒在脱嵌锂循环过程中的体积变化而一起膨胀/收缩，包覆 层20不易破损/脱落，从而保证内核负极材料在电池循环过程中的颗粒完整性，能持久地改 善其循环稳定性、解决其循环跳水问题。二来，离子凝胶的粘接性还利于复合材料100与电 极极片中粘结剂的粘接，提升复合材料100在电极极片上的粘接牢固性，避免在体积膨胀过 程中从极片脱落而失效。三来，具有出色离子电导率的离子液体存在，使得包覆层20的离子 电导率较高，复合材料100的界面阻抗较低，有利于深层嵌锂，提高内核10的首效容量发挥， 还能提高锂离子在复合材料100表面的传导性能，不会影响内核10的倍率性能，并提升材料 的快充能力。此外，离子凝胶包覆层20作为一种人工SEI层(solidelectrolyte interface，固 体电解质界面层)，能隔绝内核材料与电解液的直接接触，稳定界面，减少与电解质之间的副 反应。因此，采用兼具良好韧性、粘接性及高电化学性能的离子凝胶作为包覆层，能在不降 低内核材料的倍率性能与容量发挥的同时，解决内核的体积膨胀问题，提升其循环稳定性。
当内核10为正极活性材料时，上述包覆层20具有疏水性，能起到隔绝水氧的作用，可 提升内核正极材料在空气、水中的稳定性，延长稳定存放的时间，防止潮解吸水导致的材料 结构变化及性能下降；此外，在正极浆料的搅拌制浆过程中，包覆层20也有助于稳定浆料， 避免因正极活性材料的表面残碱含量高而易吸水变质所导致的浆料凝胶化、涂布困难等问题。 此外，基于上段的类似理由，包覆层20因离子电导性好，也不会影响内核正极材料的倍率性 能和容量发挥，并因具有一定的粘性，可提升复合正极材料与粘结剂之间的粘接牢固性。
类似地，当内核10为补锂剂时，包覆层20也有助于提升内核的储存稳定性，及制浆过 程中浆料的稳定性，且不影响补锂效果的发挥。
需要说明的是，包覆层20可以包覆内核10的全部表面(如图1所示)，也可以只包覆内 核10的一部分表面，具体可以是连续包覆内核10的一部分表面(例如在内核10的一部分表 面具有一岛状的包覆层20)，或者非连续包覆内核10的表面，例如呈间隔的多个岛状包覆。
本申请实施方式中，上述负极活性材料可以包括碳基材料、硅基材料、磷基材料、锡基 材料、硫基材料等中的一种或多种。其中，硅基材料、磷基材料、锡基材料等体积膨胀效应 较大的负极活性材料，特别需要上述包覆层20的包覆。碳基材料可以包括石墨(如天然石墨、 人造石墨)、软碳、硬碳、无烟煤、中间相碳微球等中的一种或多种；硅基材料可包括单质硅、 硅基合金、硅氧化物(可用SiOx表示，0<x<2，例如是0.9<x<1.7)、硅碳复合材料等中的一 种或多种；磷基材料可包括磷单质(如红磷、黑磷、白磷)、磷碳复合材料等中的一种或多种； 锡基材料可以包括单质锡、锡合金、锡氧化物等中的一种或多种。
本申请中，正极活性材料可根据具体的二次电池进行能量存储所依赖的活性离子进行选 择。活性离子可以包括锂离子、钠离子、钾离子、镁离子、铝离子、锌离子等。其中，对于 锂二次电池来说，其正极活性材料是锂的复合氧化物，包括但不限于锂钴氧化物(如钴酸锂 LiCoO2)、锂镍氧化物(如镍酸锂LiNiO2)、锂锰氧化物(如锰酸锂LiMnO2、高锰酸锂)、锂钛氧化物(如钛酸锂)、锂铁磷氧化物(如磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等)、锂镍钴氧化物(如镍 钴酸锂LiNiaCo1-aO2)、锂镍锰氧化物(例如镍锰酸锂LiNiaMn1-aO2)、镍钴多元氧化物(如镍 钴锰酸锂LiNiaCobMn1-a-bO2、镍钴铝酸锂LiNiaCobAl1-a-bO2、镍钴锰铝酸锂 (LiNiaCobMncAl1-a-b- cO2)中的一种或多种。其中，0<a<1，0<b<1，0<c<1，0<1-a-b<1，0<1-a-b-c <1。对于钠二次电池来说，其正极活性材料可以包括含钠的复合氧化物、普鲁士蓝、普鲁士 白等中的一种或多种。对于钾二次电池来说，其正极活性材料可以是含钾的复合氧化物，对 于镁二次电池来说，其正极活性材料可以是含镁的复合氧化物。上述正极活性材料可以是未 经掺杂的或经掺杂改性的，可以经过表面包覆、预锂化处理等。其中，正极活性材料的颗粒 粒径可以在10nm-100μm的范围。
对于锂二次电池来说，上述补锂剂可以是富锂材料，包括但不限于LiCoO2、Li6CoO4、 Li2MnO3、Li2CuO2、Li2NiO2、Li5FeO4、Li2CO3(碳酸锂)、Li2C2O4(草酸锂)、Li2O(氧化锂)、Li2O2(过氧化锂)、CH3COOLi(醋酸锂)等中的一种或多种。这些补锂剂可以是未经 掺杂的或经掺杂改性的，可以经过表面包覆、预锂化处理等。补锂剂的颗粒粒径可以在 10nm-100μm的范围。
本申请实施方式中，包覆层20的厚度为5nm-50nm。包覆层20的厚度可根据内核的大小 来调整，合适厚度的包覆层20可以保证其稳定地发挥包覆层的功能(如提供内核材料体积膨 胀的缓冲、保证内核的储存或加工稳定性等)，同时包覆层20几乎不具备电化学活性，又不 会因其厚度过厚而过度增加锂离子在该包覆层中的迁移路程、降低复合材料的克容量等。具 体地，包覆层20的厚度具体可以是8nm、10nm、15nm、20nm、22nm、25nm、30nm、35nm、 40nm、45nm或48nm等。在一些实施方式中，包覆层20的厚度为5nm-30nm。
本申请实施方式中，包覆层20的质量占内核10质量的0.5％-1％。包覆层20的质量占比 在此范围，有助于在内核材料表面形成厚度合适、包覆完整度较高的包覆层20，同时避免过 多的包覆层材料降低复合材料100的克容量。具体地，包覆层20的质量可以占内核10质量 的0.55％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、或0.95％等。
本申请实施方式中，所述离子凝胶中，聚合物的质量占比为5％-50％，离子液体的质量 占比为50％-95％。其中，控制离子液体在该离子凝胶中的质量占比为50％以上，保证形成无 明显宏观相分离的离子凝胶；聚合物在该离子凝胶中的质量占比在50％以下，可保证离子凝 胶的强度不会过大、拉伸性能良好、粘接性能出色，利于在内核负极活性材料的脱嵌锂过程 中，随其一起膨胀/收缩而不破损脱落。此外，不同于以水为基质的水凝胶或以有机溶剂为基 质的有机凝胶体系，本申请的包覆层中，离子凝胶以离子液体为基质，基质稳定性较好，不 易溶解或挥发，保证离子凝胶包覆层能正常发挥其包覆层功能，不会在电池运行过程中因基 质挥发引起电池的副反应等。示例性地，离子液体在离子凝胶中的质量占比可以为55％、60％、 65％、70％、75％、80％、85％、90％等，聚合物在离子凝胶中的质量占比可以为10％、15％、 20％、25％、30％、35％、40％、45％。在一些实施方式中，离子液体在离子凝胶中的质量占 比为60％-75％。聚合物在离子凝胶中的质量占比为25％-40％。
本申请实施方式中，所述聚合物包括式(Ⅰ)所示的聚丙烯酸酯类结构单元：
其中，R1选自氢原子、氟原子或甲基，R2选自氢原子、氟原子、甲基、氟代甲基、-(CH2)a-Z-， 其中，a为0-6的整数，Z选自-COOH、-COOLi、-COONa、-COOK、-(CH2CH2O)nH、 -(CH2CH2O)nCH3、-COOR3、-CONH2、-CONH(R4)、-CON(R5)(R6)；R3、R4、R5、R6独立地 选自C1-6的烷基，n每次出现独立地选自1-20的整数。当式(Ⅰ)所示的结构单元中，R1、 R1选自上述基团时，具有式(Ⅰ)所示结构单元的聚合物的极性较大，能在离子液体中顺利 溶解，从而得到无明显宏观相分离的离子凝胶；此外，还可通过调控R1、R1及离子液体来实 现离子凝胶对不同被包覆内核材料的粘接性能。
需要说明的是，上述聚合物可以是包含式(Ⅰ)所示的一种结构单元(此时的聚合物酯 为均聚物)；或者是包含如式(Ⅰ)所示的多种不同结构的结构单元(此时的聚合物为共聚物)。
本申请中，上述聚合物可通过聚合物对应的单体在引发剂存在下进行聚合反应得到。本 申请实施方式中，所述聚合物的数均分子量为1kDa-1000kDa(Da是道尔顿的简写)。离子凝 胶中的聚合物的分子量在此范围，有利于使离子凝胶层兼顾较高的拉伸强度、粘接性，并保 证聚合物在离子液体基质中的良好分散性。
本申请实施方式中，该离子凝胶中，聚合物可以通过物理作用交联形成三维网络结构。 进一步地，还可以通过化学键作用交联形成三维网络结构。例如当上述R2为-(CH2)a-COOH-、 -(CH2)a-COOLi-、-(CH2)a-COONa-、-(CH2)a-COOK-时，在多元环氧化合物、多元醇、多元胺 等交联剂的存在下，具有式(Ⅰ)所示结构单元的聚合物可以进行化学交联形成聚合物网络 结构。
本申请实施方式中，所述离子液体中的阳离子包括含氮杂环阳离子、烷基铵类阳离子、 烷基鏻类阳离子中的一种或多种。其中，含氮杂环阳离子可以包括烷基取代的咪唑类阳离子、 烷基取代的吡咯类阳离子、烷基取代的吡啶类阳离子、烷基取代的噻唑类阳离子、烷基取代 的哌啶类阳离子中的一种或多种。离子液体的阳离子选自上述范围时，各离子液体在室温下 呈液态，离子电导率高，化学稳定性和热稳定性较高，电化学窗口宽，在电极中稳定性较好， 从而能在内核材料表面稳定存在，且不降低内核的电学性能发挥。其中，所述离子液体中的 阴离子可以包括六氟磷酸根、四氟硼酸根、三氟甲磺酰胺根、双三氟甲磺酰亚胺根、双氰基 酰亚胺根、乙酸根、三氟乙酸根、无机酸根、卤素离子中的一种或多种。可以理解的是，离 子凝胶中的离子液体可以有一种或者多种(即，两种以上)，每种离子液体的阴、阳离子可 以独立地选自上述所列举范围。
其中，咪唑类阳离子、吡咯类阳离子、吡啶类阳离子、噻唑类阳离子、哌啶类等氮杂环 阳离子中，烷基可以取代环杂N原子上的氢原子。进一步地，烷基还可以取代环碳原子上的 氢原子。所述烷基可以是碳原子数为1-6的直链或支链烷基。烷基铵阳离子可具体是季铵盐 类阳离子(即，被四个烷基取代的氮离子)，烷基鏻类阳离子可具体是季鏻盐类阳离子。
由于包覆层中，离子凝胶中离子液体的存在，包覆层20的离子电导率较高。本申请实施 方式中，包覆层20的材料在室温下的离子电导率在10-4S·cm-1以上。在一些实施方式中，包 覆层20的材料在室温下的离子电导率在10-4S·cm-1至5×10-2S·cm-1的范围内。
本申请实施方式中，包覆层20的断裂延伸率在100％以上，断裂强度在0.5MPa-5MPa的 范围内。断裂延伸率、断裂强度都是衡量材料拉伸性能的指标。其中，断裂延伸率是描述材 料塑性性能的指标，具体指试样拉伸断裂时，其塑性伸长的长度ΔL与试样原本长度L的比 值。较高的断裂延伸率反映出本申请离子凝胶包覆层的韧性较好，拉伸性能优异。在一些实 施方式中，包覆层20的断裂延伸率在100％-500％的范围内，例如可以为150％、200％、250％、 300％、350％、400％或450％等。断裂强度又称“抗拉强度”是指材料发生断裂时的拉力与断裂 横截面积的比值。较高的断裂强度反映出本申请离子凝胶包覆层的韧性较好，拉伸性能优异。
本申请实施方式中，上述包覆层20通过含聚合物、离子液体的前驱体溶液借助共溶剂蒸 发法形成在内核材料的表面。相较于通过聚合物单体与离子液体原位交联形成的离子凝胶， 本申请实施例提供的离子凝胶的韧性较高、刚性不会过大。
本申请一些实施方式中，包覆层20中还可以包含导电剂、活性金属离子的金属盐、表面 活性剂中的一种或多种助剂。其中，导电剂有利于提升包覆层20的电子电导性，金属盐有助 于提升包覆层20的离子电导性，表面活性剂有助于提高包覆层的表面能，增大包覆层材料与 内核材料颗粒之间的结合力。其中，导电剂可以包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、石墨、 无定形碳等中的一种或多种。金属盐的金属离子可以包括锂离子、钠离子、钾离子、镁离子 等中的一种或多种，阴离子可以包括六氟磷酸根、四氟硼酸根、三氟甲磺酰胺根、双三氟甲 磺酰亚胺根、双氰基酰亚胺根、乙酸根、三氟乙酸根、无机酸根、卤素离子等中的一种或多 种。表面活性剂可以包括两亲性有机小分子、两亲性非离子型聚合物、两亲性离子型聚合物 等中的一种或多种。含导电剂、金属盐、表面活性剂的添加种类及添加含量可根据上述复合 材料100的具体构成体系及应用场景进行调整。
本申请一些实施方式中，包覆层20外还具有含掺杂元素的碳化层，所述掺杂元素源自所 述离子液体。本申请中，该碳化层可以通过部分包覆层20进行碳化得到，例如在450-650℃ 下煅烧碳化实现。掺杂元素可以是N、S、P、卤素元素中的一种或多种。
由上述可知，相较于无包覆层的负极活性材料、正极活性材料、补锂剂，本申请实施例 提供的带离子凝胶包覆层的复合材料具有更优的电学性能、力学性能及良好稳定性等。
本申请实施例还提供了一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S01，将聚合物、离子液体分散到溶剂中，得到离子凝胶前驱体溶液；
S02，将内核材料与所述离子凝胶前驱体溶液进行混合，得到混合物料；其中，所述内核 材料包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂；
S03，去除所述混合物料中的所述溶剂，在所述溶剂的去除过程中所述内核材料的表面形 成含离子凝胶的包覆层，得到复合材料。
离子液体、聚合物的选择范围可参见本申请前文的描述，这里不再赘述。本申请在配制 前驱体溶液中直接采用聚合物而非聚合物单体，这样可避免聚合物单体与离子液体原位交联 形成的离子凝胶的刚性过强、粘结性不足、不能具有较好的抗拉耐疲劳性，进而避免不能在 被离子凝胶包覆的负极活性材料多次循环体积变化中保持良好的包覆层完整性；此外，采用 聚合物与离子液体配制成前驱体还利于后续形成的离子凝胶包覆层中聚合物的分散均匀性。
步骤S01中，聚合物与离子液体的质量比在1：(1-19)的范围内。二者的质量比在此范 围，可保证后续在去除溶剂的过程中形成无明显宏观相分离的离子凝胶，并保证离子凝胶的 拉伸性能。本申请一些实施方式中，聚合物与离子液体的质量比在1：(1.5-3)的范围内。此 时，采用二者形成的离子凝胶能更好地兼顾良好的拉伸性能及粘结性能。
本申请实施方式中，步骤S01中，所用溶剂应能将聚合物、离子液体溶解，其中，所述 溶剂可以包括但不限于甲醇、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、二氧六环、甲苯、氯苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)中 的一种或多种。在一些实施方式中，离子凝胶前驱体溶液中，聚合物与离子液体的质量之和 与所述溶剂的质量比在1：(5-20)的范围内。这样可保证聚合物、离子液体在溶剂中充分溶 解。可选地，步骤S01中，将聚合物、离子液体在溶剂中实现溶解，所用的搅拌时间可以是 5-12小时；搅拌过程中的搅拌速度可以是300-500rpm。
本申请一些实施方式中，步骤S01的离子凝胶前驱体溶液中还可以含有助剂，其中，助 剂包括但不限于前文提及的导电剂、活性金属离子的金属盐、表面活性剂等中的一种或多种。 其中，聚合物与离子液体的质量之和与所述助剂的质量比可以在1：(0.1-0.5)的范围内。
步骤S02中，内核材料通常是负极活性材料、正极活性材料或补锂剂等。将内核材料与 所述离子凝胶前驱体溶液进行混合，可使内核材料的表面吸附上所述离子凝胶前驱体溶液。 基于前驱体溶液的流动性，其可渗透到内核材料表面的微小空隙处，经步骤S03处理后形成 的包覆层可改善内核材料的界面性能，增加其活性位点，提升比容量。
本申请一些实施方式中，聚合物与离子液体的质量之和与内核材料的质量比可以在1： (100-200)的范围内。这样有助于经步骤S03的处理后，在内核材料表面形成厚度合适、包 覆完整度较高的离子凝胶包覆层，同时避免降低整体复合材料的克容量。
步骤S02中，内核材料与所述离子凝胶前驱体溶液的混合方式可以是机械搅拌法、高能 球磨法、机械融合法。在一些实施方式中，采用机械搅拌法实现所述混合，其中，搅拌可以 在20-60℃下进行；搅拌的时间可以是3h-15h。为避免固态的内核材料在搅拌过程中沉到容 器底部，可控制搅拌的速度在300-500rpm的范围内。需要说明的是，内核材料可以直接以其 粉体材料的形式与离子凝胶前驱体溶液混合，也可以以其和溶剂形成的分散液的形式加入。 在本申请一些实施方式中，先将内核材料与所述溶剂搅拌混合(搅拌时间例如是1-2h)，得 到内核材料的分散液；再与所述离子凝胶前驱体溶液进行搅拌混合(搅拌时间例如是2-12h)。 在一些实施方式中，上述导电剂、金属盐、表面活性剂等助剂也可以与内核材料一起加入， 例如助剂加入到内核材料的分散液中。
步骤S03中，所述溶剂的去除可以在一定温度下进行，以便溶剂挥发。在溶剂挥发的过 程中，离子液体、聚合物会自发形成均相的离子凝胶，并包覆在内核材料的表面。其中，去 除溶剂的温度可根据具体溶剂的挥发温度来定。其中，溶剂的去除方式可以包括旋转蒸发仪 旋干、水浴锅搅干、烘箱烘干等。这些溶剂去除方式可保证混合物料中溶剂大部分去除掉甚 至全部去除掉，得到基本干燥的粉末样品。
本申请一些实施方式中，在去除所述溶剂之后，还包括：将去除溶剂后得到的固态材料 在50-80℃的温度下进行热处理。热处理可以使内核材料表面的离子凝胶的流动性增强，提升 包覆层的包覆均匀性。热处理的时间可以为8-24h。其中，加热处理可以在真空烘箱中进行真 空干燥。本申请一些实施例中，可以先通过旋转蒸发仪旋干所述混合物料的大部分溶剂，再 在真空烘箱中进行真空干燥，以得到干燥度高的复合材料。
本申请一些实施方式中，在热处理完成后，可将得到的复合材料粗品进行过筛处理，以 筛选得到所需粒径的复合材料。考虑到本申请中离子凝胶包覆层的厚度较薄，在5-50nm级别， 筛选得到的复合材料的尺寸基本与所采用微米级的内核材料原料的尺寸相当。
本申请一些实施方式中，还可在步骤S03之后，将步骤S03制得的复合材料进行高温煅 烧处理，以使部分离子凝胶包覆层发生碳化。此时，所得的复合材料包括内核，包裹内核的 离子凝胶包覆层、包裹离子凝胶包覆层的含掺杂元素的碳化层(即无机碳包覆层)。
本申请实施例上述的复合材料的制备方法，通过将聚合物、离子液体的前驱体溶液与内 核材料混合，再经溶剂蒸发，可在内核材料表面形成稳定的离子凝胶包覆层，且该包覆层与 内核材料的粘结力强、包覆层的韧性高，能很好地改善内核材料的界面性能，例如能改善内 核负极活性材料的体积膨胀问题，改善内核正极活性材料或内核补锂剂的水氧稳定性等。
复合材料的上述制备方法，工艺简单，易于操作，适合大规模生产，所得复合材料的结 构稳定性高、电化学性能良好。
本申请实施例还提供了一种用于电池的电极极片，所述电极极片含有本申请实施例上述 的复合材料。其中，电极极片可以是负极极片或正极极片。
本申请实施方式中，负极极片包括上述表面带离子凝胶包覆层的负极活性材料(即，前 述内核10为负极活性材料的复合材料100)，可称为“复合负极材料”。在一实施例中，负极 极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极材料层，负极材料层包括前述复合负极材 料、粘结剂及可选的导电剂。此时，负极极片在电池充放电循环过程中，不易发生负极极片 颗粒的粉化、脱落。
本申请实施方式中，正极极片包括上述表面带离子凝胶包覆层的正极活性材料(即，前 述内核10为正极活性材料的复合材料100，可简称为“复合正极材料”)、和/或表面带离子凝 胶包覆层的补锂剂(即，前述内核10为补锂剂的复合材料100，可称为“复合补锂剂”)。
在一些实施方式中，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极材料层，所 述正极材料层包括前述复合正极材料、粘结剂和导电剂。在一些实施例中，该正极材料层还 可以含有前述复合补锂剂。在另一些实施例中，该正极材料层背离正极集流体的一侧还具有 添加剂层，该添加剂层含有前述复合补锂剂、粘结剂和导电剂。由于正极活性材料或补锂剂 的表面具有前述离子凝胶包覆层，在制备正极材料层所用的正极浆料、制备添加剂层所用的 添加剂浆料的过程中，这些浆料不易发生凝胶化，涂布质量受影响较小。此外，这些包覆层 的基质是不易挥发的离子液体，而非易挥发的水分或有机溶剂，在极片的烘干过程中不会因 基质挥发而破坏包覆层的完整性，当然在电池运行过程中也减少了水分等所带来的副反应。
上述粘结剂、导电剂均为电池领域的常规选择。其中，粘结剂可以具体包括但不限于聚 四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、聚 丙烯酸酯、聚丙烯酰胺(PAM)、聚酰亚胺(PI)等中的一种或多种。导电剂可以具体包括但 不限于乙炔黑、科琴黑、Supper P导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、无定形碳 等中的一种或多种。其中，负极集流体包括但不仅限于金属箔材、合金箔材或镀金属膜，其 表面可被蚀刻处理或粗化处理，以形成次级结构，便于和负极材料层形成有效接触。示例性 的金属箔材可以为铜箔、涂炭铜箔或镀铜膜，示例性的合金箔材可以是不锈钢箔、铜合金箔 等。类似地，正极集流体包括但不仅限于金属箔材、合金箔材或镀金属膜，其表面可被蚀刻 处理或粗化处理，以形成次级结构，便于和正极材料层形成有效接触。示例性的金属箔材可以为铝箔、涂炭铝箔或镀铝膜，示例性的合金箔材可以是不锈钢箔、铝合金箔或者涂炭不锈钢箔。
参见图2，本申请实施例还提供一种二次电池200，其包括上述电极极片。
该二次电池200可以是锂二次电池、钠二次电池、钾二次电池或镁二次电池等。在一实 施例中，该二次电池200是锂二次电池。该锂二次电池包括正极201、负极202、设置于正极 201与负极202之间的隔膜203及电解液204，以及相应的连通辅件和回路。其中，正极201 本申请实施例上述的正极极片，和/或负极202包括本申请实施例上述的负极极片。
本申请中，隔膜203可以是聚合物隔膜、无纺布等，包括但不限于单层PP(聚丙烯)膜、 单层PE(聚乙烯)膜、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等隔膜。电解液204包括 活性离子盐(具体是锂盐)和有机溶剂，该有机溶剂可以包括但不限于碳酸酯类溶剂、羧酸 酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。
在锂二次电池充电过程中，在外加电路的作用下，锂离子从正极201脱出经过电解液204、 隔膜203迁移到负极202，同时电子从外电路从正极流向负极，电能被储存；放电时，锂离 子从负极202脱出并经电解液204、隔膜203返回正极201，相应的电子经外电路从负极迁移 到正极，对外释放电能。
正负极的容量对二次电池的整个电芯的能量密度的提升至关重要。本申请的锂二次电池 200的负极202含有上述表面带离子凝胶包覆层的负极活性材料(即，前述内核10为负极活 性材料的复合材料100)，在负极活性材料为理论容量较高时(例如为硅基、磷基负极活性 材料时)，本申请实施例的复合材料能在保持该类负极材料较高容量的同时，改善其循环稳定 性，减小体积膨胀，提升倍率性能，有利于提升当前锂电池的容量、寿命、安全性及快充能 力。此外，当锂二次电池200的正极201含有上述表面带离子凝胶包覆层的正极活性材料或 补锂剂时，在电池的正极极片制备过程中，制浆过程中的浆料稳定性好，不易凝胶化，在电 池运行过程中，包覆层的存在可减少电解液中微量水分等对正极活性材料或补锂剂的结构破 坏，保证电池的循环寿命。
本申请实施例提供的二次电池，可用于终端消费产品，如手机、平板电脑、移动电源、 便携机、笔记本电脑、数码相机以及其它可穿戴或可移动的电子设备、以及无人机、电动汽 车、储能设备等产品，以提高产品的竞争力。
本申请实施例还提供一种包含有上述二次电池的电子设备。该电子设备可以是包括各种 消费类电子产品，如手机、平板电脑、笔记本电脑、移动电源、便携机、以及其它可穿戴或 可移动的电子设备、电视机、影碟机、录像机、摄录机、收音机、收录机、组合音响、电唱机、激光唱机、家庭办公设备、家用电子保健设备，还可以是汽车、储能设备等产品。
一些实施方式中，参见图3，本申请实施例提供了一种电子设备300，其包括壳体301和 容纳于壳体301内的电子元器件(图3中未示出)和电池302，电池302为电子设备300供 电，电池302包括本申请实施例上述的锂二次电池200。在一些实施方式中，壳体301可包括组装在终端前侧的前盖和组装在后侧的后壳，电池302可固定在后壳内侧。
另一些实施方式中，参见图4，本申请实施例提供了一种电子设备400，其可以是各种用 于装载、运输、组装、拆卸、安防等可移动装置，例如是各种形式的车辆。具体地，该电子 设备400可包括车体401、移动组件402、驱动组件，驱动组件包括电机403及电池系统404， 电池系统404包括本申请实施例提供的上述二次电池200。其中，移动组件402可以是车轮。 电池系统404可以是包含上述二次电池200的电池包，其容置在车辆的车体底部，并与电机 403电连接，其可以为电机403供电，电机403提供动力以驱动电子设备400的移动组件402 移动。
下面分多个实施例对本申请实施例进行进一步的说明。
实施例1——离子凝胶包覆的负极活性材料
(1)将数均分子量为100kDa的聚(丙烯酸-丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物30mg(该聚 合物同时含有结构单元与离子 液体(具体是1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)60mg加入到1g的甲醇中，在30℃下 以300rpm的转速6小时，使聚合物和离子液体完全溶解，得到离子凝胶前驱体溶液；
(2)将10g的负极活性材料粉末(具体是表面具有碳包覆层的硅氧化物，SiOx@C，粒径约为5μm)加入到30g甲醇中，在30℃下以300rpm的转速1小时，得到硅氧材料的分散 液；将步骤(1)中的前驱体溶液在搅拌状态下加入到硅氧材料的分散液中，在30℃下以300rpm的转速6小时，得到混合物料；
(3)利用旋转蒸发(减压40℃下)除去上述混合物料中的溶剂甲醇，将得到的粉末样 品置于真空干燥箱中50℃干燥24h，得到复合负极材料，即，表面具有离子凝胶包覆层的硅 氧化物。该离子凝胶包括聚(丙烯酸-丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物和分散在该共聚物的三 维网络结构中的1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
图5为本申请实施例1中硅氧化物在包覆前(a)、包覆后(b)的表面微观形貌及能谱仪 (Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)元素分析结果。其中，与图5中(a)列示出的未经 离子凝胶包覆的硅氧化物相比，在采用本申请实施例1的上述方法处理后可以看出，硅氧化 物的表面有凝胶状包覆物的存在。表面EDS元素分析表征也显示，包覆后，所得复合材料中 C、O元素的含量显著提高，Si的含量减少，这表明材料表面存在新的有机物包覆层。
其中，实施例1所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层中，离子液体的质量占比为 66.7％，聚合物构成的三维网络结构的质量占比约为33.3％。该包覆层的厚度约为6nm，该包 覆层在室温下的离子电导率约为5×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为470％，断裂强度为2.5 MPa。
实施例2
实施例2的复合负极材料与实施例1的区别在于：在步骤(2)的硅氧材料的分散液中， 还加入有导电剂-单臂碳纳米管。
对比例1
直接以实施例1中所用内核原料-未经表面改性的SiOx@C作为负极活性材料。
将实施例1、2得到的复合负极材料、对比例1的SiOx@C分别与粘结剂(具体为商用聚 丙烯酸水溶液)、导电剂(具体是Super P导电炭黑)按质量比为75:15:10的质量比混合，并 用水稀释，充分搅拌后，得到负极浆料；将该负极浆料涂布在负极集流体(具体是铜箔)上， 经真空干燥、辊压、分切后，得到负极极片。以金属锂片作对电极，将负极极片与商用PE隔膜和1mol/L LiPF6/(EC+DEC)电解液(体积比1:1)，在氩气保护的手套箱中组装成2032型扣 式电池。
为对本申请实施例的有益效果进行有力支持，将实施例1-2及对比例1的复合负极材料 制得的扣式电池进行如表1所示的电化学性能测试，其中，测试温度2525℃，以0.05C/0.02C 充放电倍率在0.05V～1.5V的电压区间内对扣式电池进行充放电测试。
表1.不同样品的电池性能测试结果
从表1可以获知，商用的负极活性材料SiOx@C经包覆上本申请实施例的离子凝胶层后， 采用其制得的锂扣式电池的循环稳定性明显提升，负极极片的膨胀率大大降低，且电池的首 次脱锂容量也得到一定提升。
实施例3
实施例3的复合负极材料与实施例1的区别在于：将实施例1中的溶剂替换为丙酮，将 实施例1中的聚(丙烯酸-丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物替换为数均分子量为450kDa的聚(偏 二氟乙烯-co-六氟丙烯)共聚物，该聚合物同时含有结构单元和
具体地，实施例3的复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将数均分子量为450kDa的聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)共聚物30mg与离子液体 (具体是1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)60mg加入到1g的丙酮中，在30℃下以300rpm的转速6小时，使聚合物和离子液体完全溶解，得到离子凝胶前驱体溶液；
(2)将10g的负极活性材料粉末(具体是商用硅氧材料)加入到30g的丙酮中，在30℃ 下以300rpm的转速1小时，得到硅氧材料的分散液；将步骤(1)中的前驱体溶液在搅拌状态下加入到硅氧材料的分散液中，在30℃下以300rpm的转速6小时，得到混合物料；
(3)利用旋转蒸发(减压40℃下)除去上述混合物料中的溶剂丙酮，将得到的粉末样 品置于真空干燥箱中50℃干燥24h，得到复合负极材料，即，表面具有离子凝胶包覆层的硅 氧化物。该离子凝胶包括聚聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)共聚物和分散在该共聚物的三维网 络结构中的1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
其中，实施例3所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层在室温下的离子电导率约为 3×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为200％，断裂强度为2MPa。
实施例4
实施例4提供的复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：在步骤(2)的 硅氧材料的分散液中，还加入有三官能度氮丙啶交联剂。
其中，实施例4所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层在室温下的离子电导率约为 4×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为200％，断裂强度为4.5MPa。
与实施例1相比，在同等情况下，引入交联剂助剂后，离子凝胶包覆层的断裂强度得到 一定提升。
实施例5
实施例5提供的复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：所用离子液体 具体为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
其中，实施例5所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层在室温下的离子电导率约为 4.2×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为450％，断裂强度为2.5MPa。
实施例6
实施例6提供的复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：所用离子液体 具体为N-丁基-N-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(CAS号是223437-11-4)。
其中，实施例6所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层在室温下的离子电导率约为 4.5×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为400％，断裂强度为3MPa。
实施例7
一种复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：将实施例1中聚(丙烯酸- 丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物的用量从30mg修改为45mg，离子液体的用量从60mg修改为 45mg。
其中，实施例7所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层的厚度约为5nm，该包覆层在 室温下的离子电导率约为2×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为200％，断裂强度为4MPa。
实施例8
一种复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：将实施例1中聚(丙烯酸- 丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物的用量从30mg修改为4.5mg，离子液体的用量从60mg修改 为85.5mg。
其中，实施例8所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层的厚度约为5nm，该包覆层在 室温下的离子电导率约为8×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为1000％，断裂强度为1MPa。
从实施例7-8、实施例1可以看出，当离子凝胶的总质量不变时，离子液体的占比较大时， 离子凝胶包覆层的离子电导率较高，断裂延伸率变大，断裂强度有所降低。
实施例9
一种复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：将实施例1中聚(丙烯酸- 丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物的用量从30mg提高至40mg。
实施例9所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层的厚度约为8nm，包覆层的质量占内 核质量的1％，该包覆层在室温下的离子电导率约为4×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为 200％，断裂强度为5MPa。
实施例10
一种复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：将实施例1中聚(丙烯酸- 丙烯酸锂-丙烯酸乙酯)共聚物的用量从30mg提高至120mg，1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺 酰亚胺盐的用量从60mg提高至240mg，相对应的有机溶剂甲醇的量也提升四倍，保持活性 材料的质量不变。
实施例10所得的复合负极材料中，离子凝胶包覆层的厚度约为20nm，该包覆层在室温 下的离子电导率约为5×10-3S·cm-1，包覆层的断裂延伸率为470％，断裂强度为2.5MPa。
与实施例1相比，实施例10中包覆层在整体复合负极材料中的质量占比提升，有助于进 一步改善材料的稳定性，提升其首次库伦效率，但是由于非活性组分的增加，材料容量会有 一定程度的下降。其中，按上述实施例1的方式，将实施例10的复合负极材料制成扣式电池， 测得其首次库伦效率为88％(实施例1是86％)，其中，首次嵌锂容量为1448.1mAh/g，首 次脱锂容量为1274.3mAh/g。
实施例11
一种复合负极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：步骤(3)中，在真空干燥 之后，还将所得固态粉末在550℃下进行高温煅烧3h，以使部分离子凝胶包覆层发生碳化。
实施例11所得的复合负极材料，在离子凝胶包覆层外，还具有厚度约为1nm的无机碳 包覆层(含F、N、S掺杂元素)。该掺杂碳包覆层的存在，有助于提升复合负极材料的导电性，进而采用该复合负极材料制得的电池的倍率性能也得到提升。
实施例12
实施例12提供了一种复合正极材料，其制备方法与实施例1的不同之处在于：将实施例 1中的负极活性材料-硅氧化物替换为高镍三元正极活性材料(其结构通式为镍钴锰酸锂 LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2，粒径约为4.3μm)。
其中，实施例12所得的复合正极材料中，离子凝胶包覆层的厚度约为8nm，该包覆层的 断裂延伸率为470％，断裂强度为2.5MPa。
与未经包覆的镍钴锰酸锂相比，本申请实施例12提供的核壳型复合正极材料在环境湿度 为25％下存储30天，不会发生潮解吸水；而单纯的高镍镍钴锰三元材料在该湿度下，存放超 过一天就会因潮解出现电化学性能下降，采用其制备时也极易出现凝胶化现象。这表明离子 凝胶包覆层可提高内核正极活性材料的水氧稳定性。此外，当将该复合正极材料与粘结剂、 导电剂、水配制成正极浆料时，在制浆搅拌过程中，因内核表面离子凝胶包覆层的存在，不 会出现浆料凝胶化现象。
以上所述仅表达了本申请的几种示例性实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因 此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在 不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。 因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括内核和包覆在所述内核上的包覆层，其中，所述内核包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂，所述包覆层包括离子凝胶，所述离子凝胶包括聚合物和离子液体，所述离子液体分散在所述聚合物形成的三维网络结构中。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为5nm-50nm。
3.如权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述离子凝胶中，聚合物的质量占比为5％-50％，离子液体的质量占比为50％-95％。
4.如权利要求1-3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述聚合物包括式(Ⅰ)所示的结构单元：
其中，R1选自氢原子、氟原子或甲基，R2选自氢原子、氟原子、甲基、氟代甲基、-(CH2)a-Z-，其中，a为0-6的整数，Z选自-COOH、-COOLi、-COONa、-COOK、-(CH2CH2O)nH、-(CH2CH2O)nCH3、-COOR3、-CONH2、-CONH(R4)、-CON(R5)(R6)；R3、R4、R5、R6独立地选自C1-6的烷基，n每次出现独立地选自1-20的整数。
5.如权利要求1-4任一项所述的复合材料，其特征在于，所述聚合物的数均分子量为1kDa-1000kDa。
6.如权利要求1-5任一项所述的复合材料，其特征在于，所述离子液体中的阳离子包括烷基取代的咪唑类阳离子、烷基取代的吡咯类阳离子、烷基取代的吡啶类阳离子、烷基取代的噻唑类阳离子、烷基取代的哌啶类阳离子、烷基铵类阳离子、烷基鏻类阳离子中的一种或多种。
7.如权利要求1-6任一项所述的复合材料，其特征在于，所述包覆层的材料在室温下的离子电导率在10-4S·cm-1以上。
8.如权利要求1-7任一项所述的复合材料，其特征在于，所述包覆层的断裂延伸率在100％以上，断裂强度在0.5MPa-5Mpa的范围内。
9.如权利要求1-8任一项所述的复合材料，其特征在于，所述包覆层中还包含导电剂、活性金属离子的金属盐、表面活性剂中的一种或多种。
10.如权利要求1-9任一项所述的复合材料，其特征在于，所述包覆层外还具有含掺杂元素的碳化层，其中，所述掺杂元素源自所述离子液体。
11.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚合物、离子液体分散到溶剂中，得到离子凝胶前驱体溶液；
将内核材料与所述离子凝胶前驱体溶液进行混合，得到混合物料；其中，所述内核材料包括负极活性材料、正极活性材料、或补锂剂；
去除所述混合物料中的所述溶剂，在所述溶剂的去除过程中所述内核材料的表面形成含离子凝胶的包覆层，得到复合材料。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在去除所述溶剂之后，还包括：
将去除溶剂后得到的固态材料在50-80℃的温度下进行热处理。
13.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片含有如权利要求1-10任一项所述的复合材料。
14.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括如权利要求13所述的电极极片。
15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求14所述的二次电池。
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